|
|
Вычислительная
техника - информатика
- информационные
технологии.
Родословное
дерево
Стремительное
развитие цифровой
вычислительной
техники (ВТ) и
становление
науки о принципах
ее построения
и проектирования
началось в 40-х
годах нашего
века, когда
технической
базой ВТ стала
электроника,
затем микроэлектроника,
а основой для
развития архитектуры
компьютеров
(электронных
вычислительных
машин ЭВМ) -
достижения
в области
искусственного
интеллекта.
До этого времени в течение почти 500 лет цифровая вычислительная техника сводилась к простейшим устройствам для выполнения арифметических операций над числами. Основой практически всех изобретенных за 5 столетий устройств было зубчатое колесо, рассчитанное на фиксацию 10 цифр десятичной системы счисления.
Первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе колес с десятью зубцами принадлежит Леонардо да Винчи. Он был сделан в одном из его дневников (ученый начал вести дневник еще до открытия Америки в 1492 г.).
В
1623 г. через 100 с лишним
лет после смерти
Леонардо да
Винчи немецкий
ученый Вильгельм
Шиккард предложил
свое решение
той же задачи
на базе шестиразрядного
десятичного
вычислителя,
состоявшего
также из зубчатых
колес, рассчитанного
на выполнение
сложения, вычитания,
а также табличного
умножения и
деления. Оба
изобретения
были обнаружены
только в наше
время и оба
остались только
на бумаге.
Первым реально осуществленным и ставшим известным механическим цифровым вычислительным устройством стала "паскалина" великого французского ученого Блеза Паскаля - 6-ти (или 8-ми) разрядное устройство, на зубчатых колесах, рассчитанное на суммирование и вычитание десятичных чисел (1642 г.).
Через 30 лет после "Паскалины" в 1673 г. появился "арифметический прибор" Готфрида Вильгельма Лейбница - двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление, для чего, в дополнение к зубчатым колесам использовался ступенчатый валик. "Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно" - с гордостью писал Лейбниц своему другу.
О машине Лейбница было известно в большинстве стран Европы. В цифровых электронных вычислительных машинах, появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и "арифметический прибор" Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим.
Оно
стало основным
устройством
современных
компьютеров.
Таким образом,
два гения XVII века,
установили
первые вехи
в истории развития
цифровой
вычислительной
техники. Заслуги
В.Лейбница,
однако, не
ограничиваются
созданием
"арифметического
прибора". Начиная
со студенческих
лет и до конца
жизни он занимался
исследованием
свойств двоичной
системы счисления,
ставшей в дальнейшем,
основной при
создании компьютеров.
Он придавал
ей некий мистический
смысл и считал,
что на ее базе
можно создать
универсальный
язык для обьяснения
явлений мира
и использования
во всех науках,
в том числе в
философии.
Сохранилось
изображение
медали, нарисованное
В.Лейбницем
в 1697 г., поясняющее
соотношение
между двоичной
и десятичной
системами
исчисления.
Прошло
еще более ста
лет и лишь в
конце XVIII века
во Франции были
осуществлены
следующие шаги,
имеющие принципиальное
значение для
дальнейшего
развития цифровой
вычислительной
техники - "программное"
с помощью перфокарт
управление
ткацким станком,
созданным
Жозефом Жакардом,
и технология
вычислений,
при ручном
счете, предложенная
Гаспаром де
Прони, разделившего
численные
вычисления
на три этапа:
разработка
численного
метода, составление
программы
последовательности
арифметических
действий, проведение
собственно
вычислений
путем арифметических
операций над
числами в
соответствии
с составленной
программой.
Эти два новшества
были использованы
англичанином
Чарльзом Беббиджем,
осуществившим,
качественно
новый шаг в
развитии средств
цифровой
вычислительной
техники - переход
от ручного к
автоматическому
выполнению
вычислений
по составленной
программе. Им
был разработан
проект Аналитической
машины - механической
универсальной
цифровой
вычислительной
машины с программным
управлением
(1830-1846 гг.). Машина
включала пять
устройств -
арифметическое
(АУ), запоминающее
(ЗУ), управления,
ввода, вывода
(как и первые
ЭВМ появившиеся
100 лет спустя).
АУ строилось
на основе зубчатых
колес, на них
же предлагалось
реализовать
ЗУ (на 1000 50-разрядных
чисел!). Для ввода
данных и программы
использовались
перфокарты.
Предполагаемая
скорость вычислений
- сложение и
вычитание за
1 сек, умножение
и деление - за
1 мин. Помимо
арифметических
операций имелась
команда условного
перехода.
Программы для решения задач на машине Беббиджа, а также описание принципов ее работы, были составлены Адой Августой Лавлейс - дочерью Байрона.
Были созданы отдельные узлы машины. Всю машину из-за ее громоздкости создать не удалось. Только зубчатых колес для нее понадобилось бы более 50 000. Заставить такую махину работать можно было только с помощью паровой машины, что и намечал Беббидж.